Katalog

YENİ TEKNOLOJİLER 2013’te Dünyayı Değiştiren 10 Fikir Bilimsel gelişmeler ne kadar “parlak fikirlere” dayanırsa dayansın, eğer laboratuvardan dışarı çıkamıyorsa, dünyayı değiştirme şansı söz konusu olamaz. Bu fikirlerin insanların yaşamında köklü değişiklikler yaratması için pratik nesnelere ve üretim süreçlerine dönüşmeleri gerekir. Kimse geleceği tam olarak tahmin edemez; ancak 2013’te ürüne dönüşme şansı çok yüksek olan 10 önemli parlak fikrin, geleceği şekillendirecek potansiyele sahip olduğu öngörülüyor. hızında. İkinci ve en önemli kusuru şu anda yalnızca kuramsal olarak var olması. M.I.T. grubu çipi hayata geçirmeye çalışıyor; prototipinin 2015’te tamamlanması planlanıyor. 2 013 yılının son günlerini yaşadığımız şu günlerde pek çok bilim ve teknoloji dergisi gibi Scientific American da yılın önemli olaylarını değerlendirip, geleceği şekillendirme potansiyeline sahip ilk 10 fikri seçmiş. Listenin ilk sırasına malzeme bilimini yerleştiren dergi, süper bilgisayarların sayesinde malzeme biliminin altın çağını yaşamakta olduğuna dikkat çekiyor. Sırada, olağan bağırsak mikroplarını hastalıklara karşı mücadele edebilecek silahlara dönüştürmek, Lego benzeri ultrahafif parçaları bir araya getirerek uçak ve köprüler inşa etmek, yılda 500.000 çocuğun yaşamını kurtarma gücüne sahip antiseptikler geliştirmek gibi fikirler var. Bu fikirlerin laboratuvar dışında yaşantımızda ne gibi değişiklikler yaratacağını bekleyip göreceğiz. Bu örnekler uzayıp gidebilir. Şimdi araştırmacılar bilgisayarlı malzeme tasarımının sağladığı olanaklardan yararlanarak yeni süper iletkenler, katalistler ve sintilatör (bir yüklü parçacık uyartılmasında göze görünür ışık yayan kristal veya maddeler) malzemeleri tasarlıyor. 2) Karbon dioksiti yeraltında hapsetmek 1) Malzeme bilimi altın çağını yaşıyor CBT 1393 10 / 29 Kasım 2013 4) Hareket ettikçe şekil değiştiren yumuşak Derleyen: Reyhan Oksay Kaynak: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=worldchangingideas2013intro CBT 1393 11 / 29 Kasım 2013 Çip yapımında kullanılan silikon ve fiber optik camlar, modern dünyanın en gözde malzemeleri. Ancak yeni malzeme tasarımı, tarih boyunca bilim adamlarını en fazla yoran ve sıklıkla hayal kırıklığına uğratan bir araştırma alanı Şimdi kuantum mekaniğinin ve süper bilgisayarların sayesinde binlerce malzeme adayı aynı anda test edilebiliyor. Böylece bilim insanları için çok büyük zaman kayıplarına yol açan denemeyanılma yöntemi tarihe karışacak. Massachusetts Institute of Technology’den (M.I.T.) Thomas Eager’ın değerlendirmelerine göre yeni bir malzemenin laboratuvardan ticari uygulamaya geçişi 15 ile 20 yıl arasında sürebiliyor. Araştırmacılar şimdi, “yüksek verimli bilgisayarlı malzeme tasarımı” denilen bir yöntemi kullanarak, yeni piller, güneş pilleri, yakıt hücreleri, bilgisayar çipleri ve benzeri teknolojilerde kullanılacak malzemeleri çok daha kısa zamanda geliştirebiliyorlar. Ancak süper bilgisayarlar ve kuantum mekaniğin sağladığı bu kolaylıkları henüz emekleme aşamasında, Bu alanlarda ilerlemeler kaydedildikçe, neler olabileceğine ilişkin dergi şu tahminlerde bulunuyor: • Pek çok temizenerji teknolojileri ileri malzemelerin piyasaya çıkmasını bekliyor. Titanyum dioksit gibi fotokatalitik bileşimler, güneş ışığını ve suyu oksijen ve hidrojene dönüştürebilir. Bu teknoloji, ileri süreçlerden geçirildiğinde sıvı yakıtlar haline getirilebilir. • Otomobil ve uçaklarda kullanılabilecek yeni metal alaşımlar keşfedilmeyi bekliyor. Bir aracın ağırlığını yalnızca % 10 oranında azaltmak, yakıt ekonomisinde % 68 oranında kâr sağlayabilir. Bugün Amerikan sanayi, metal alaşımları konusunda ARGE’ye yılda milyarlarca dolar harcıyor. Sağlamlık, hafiflik ve geri dönüşüme izin veren yeni bileşimler ulaşım ve inşaat sektöründe devrim yaratabilir. • Bilgisayar teknolojileri konusunda da yeni malzemelere duyulan talep günümüzde patlama noktasında. Uzmanlar, bilgisayarların bilişim gücünün her iki yılda bir iki katına çıktığını söyleyen Moor Yasası’nın artık sonuna gelindiği konusunda hemfikir. Silikonun en iyi yarıiletken olmadığı biliniyor. Silikonun en büyük avantajı bol bulunması ve iyi tanınıyor olması. Bundan daha iyisi ne olabilir? Bu noktada malzemede aranan kritik özellik, iletken durumdan yalıtkan duruma çok büyük bir hızla geçmesidir. Örneğin U.C.L.A.’daki bir araştırmacı grubu, grafenden aşırı hızlı transistörler yapmayı başardı. Kömür santrallerinin bacasından çıkan karbon dioksiti ayrıştırmanın kolay bir yolu olsa ve bunlar yeniden kayaçlara dönüştürülüp yeraltının derinliklerinde saklanabilse, hava kirliliği büyük ölçüde azalırdı. Bugün üzerinde çalışılan karbon depolama projeleri ne yazık ki istenilen sonucu veremiyor. Deneylerde kum taşı gibi gözenekli tortul kayalara CO2 enjekte ediliyor. Ne yazık ki gaz zaman içinde gözeneklerden kaçarak yüzeye çıkıyor ve atmosferde gezegeni ısıtıyor. Bu kaçışa engel olmak için 2013 yılında bazaltik kayaçlardan yararlanılması düşünüldü. Bu kayaçlar yeryüzü kabuğunun bir kısmını oluşturuyor. Bazaltın içinde bulunan magnezyum, kalsiyum ve demir, zaman içinde CO2 ile etkileşime girerek, gözeneklerin içinde karbonat kristalleri oluşturuyor. Böylece karbonu, sabit bir katı olarak mezara gömmüş oluyor. “Geliştirilmiş Çözünme” adı verilen bu yöntem ile büyük miktarda CO2 yakalanmış oluyor. Mühendisler şimdi bu kimyasal süreci uygulamaya sokmaya çabalıyor. Bugün “yumuşak” robotlar yalnızca laboratuvarlarda kullanılıyor. Oysa bu yıl malzeme bilimi, kontrol kuramı, enerji depolama teknikleri ve esnek elektronik konusundaki gelişmeler sayesinde esnek, şekil değiştirebilen robotlar yaratıldı. Bunlar madenlerde, fabrikalarda ve insan vücudunun iç kısımlarında yapılacak çalışmalarda kullanılabilecek. Yumuşak robotların tasarımında mühendisler ahtapot, solucan ve diğer omurgasızların hareketlerinden esinlendiler. Araştırmacılar insan elinin becerisini taklit eden robotlar yerine, pnömatik olarak hareket eden yumuşak dokunaçların, daha ucuz ve daha verimli bir çözüm oluşturduğunu keşfettiler. Cornell Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı, yumuşak polimerlerden yapılan robotların, genişleyip, büzüleceğini ve elektrik akımı verildiğinde bükülebileceğini ortaya koydular. Konvansiyonel, omurgalı organizmalardan esinlenerek üretilmiş metalik robotlar daha güçlü ve daha hızlı olabilir, fakat hava basıncı veya elektrik akımı ile hareket ettirilen yumuşak robotların, olağan dışı ortamlarda iş görmeye daha uygun olduğu anlaşıldı. robotlar 5) Kredi kartı boyutlarında akıllı telefonlar 3) Lego’lar gibi parça parça birleştirilen yapılar M.I.T.’den bilim insanları, 2013 yılında ultra hafif, sağlam, yepyeni bir kompozit malzeme geliştirdiler ve bunların testlerden başarıyla geçtiğini duyurdular. Bu malzemenin en önemli özelliği esnekliği ve Lego parçaları gibi birbirine monte edilebiliyor olması. 3 boyutlu zincir gibi yapılar oluşturabilen bu malzeme, şu anda kullanılmakta olan ultra hafif malzemelerden 10 misli daha sağlam. Araştırmacılar şimdi yeni malzemelerin uçak ve inşaat sektöründe kullanılıp kullanılmayacağını araştırıyor. Malzemenin spesifik olarak uçak kanadı yapımında ve köprü inşaatında kullanılması planlanıyor. Bu yeni kompozit malzemenin bir diğer özelliği de, ultra hafif malzemelerin üretiminde bugün yaşanmakta olan boyut sorununu ortadan kaldırmasıdır. Tipik olarak kompozitten yapılan büyük yapıların üretimi için devasa, silindirik fırınlar gerekir. Oysa M.I.T.’nin kompozit malzemesi, birbirine tutturulan küçük parçalardan oluştuğu için küçük boyutta bir fırında fırınlanabiliyor. Ayrıca bu malzemelerden yapılmış uçak kanadı veya köprünün onarılması gerektirdiğinde, yalnızca ilgili parçanın çıkartılması yeterli olabiliyor. Metamalzemeler, metal halkalar veya çubuklar gibi minik mikroskobik elemanlardan oluşur. Bunlar doğal malzemelerin iletemediği elektromanyetik radyasyonu dağıtır, büker veya iletir. Bu elemanlar, kontrol edecekleri radyasyonun dalga boyundan daha küçük olmalıdır. Metamalzemelerin ışığı doğal malzemelerden daha farklı bir şekilde manipüle etmesi daha güvenilir internet bağlantılarının kurulmasına, daha yoğun bir veri depolama kapasitesine, daha verimli elektronik cihazlara ve kredi kartı büyüklüğünde akıllı telefonların üretilmesine zemin hazırlayacak. Ancak bütün bunlar, metamalzemelerin görünür ışıkla çalışabilmesiyle mümkün olabilir. Halihazırda metamalzemelerin çalıştığı en ideal radyasyon, radyo dalgaları ve mikrodalgalar gibi daha uzun dalga boyuna sahip radyasyondur. Çünkü bunlar milimetrenin onda biri büyüklüğünde elemanlara gereksinim duyar ve bu elemanlar da bugün gayet iyi bilinen bazı üretim teknikleri ile kolayca üretilebilir. Görünür ışık gibi daha kısa dalga boyları için metamalzeme üretmek daha zordur, çünkü mikrondan daha küçük elemanların üretilebiliyor olması gerekir. Harvard Üniversitesi’nden Federico Capasso’ya göre, metamalzeme üretiminde ilk koşul, mükemmel bir düzlüğe sahip, iki boyutlu “metayüzeyleri” üretebilmektir. Ancak bundan sonra bilim insanları üç boyutlu HarryPotter stili görünmezlik pelerini gibi uygulamalara geçebilir. silip süpürür; proton pompası inhibitörleri ise mide asidini nötralize ederek yararlı mikropları strese sokar. Bunlar ve benzeri tedavilerin uygulanması artık sakıncalı bulunuyor. Stanford Üniversitesi’nden David Relman, bir zamanlar hayal olan büyük bir mikroorganizma topluluğunun profilini çıkartma şansına artık kavuştuklarını söylüyor. Metagenomik adı verilen bu yeni bilim dalı, sağlıklı insanların ve belirli hastalıklara sahip insanların bağırsaklarındaki mikrop popülasyonun neye benzediğini ayrıntılarıyla odtaya koyuyor. Bu verilere sahip olan bilim insanları şimdi, obezite, bağırsak hastalıkları ve yaygın ve yaygın olmayan pek çok hastalığın tedavisinde mikrobiyotanın dengesine nasıl müdahale edebileceklerini araştırıyor. Bugün dışkı nakli ve probiyotik kullanımı gibi uygulamalar bu stratejinin öncüleri. Dışkı nakli Clostridium difficile adı verilen ilaca dirençli, toksin üreten bir bakteriyel enfeksiyona karşı uygulanıyor. Ancak uygulamada birden fazla nakil gerekiyor ve bazı hastalar yarar görmeyebiliyor. Probiyotikler ise bağırsaklarda ciddi bir olumlu değişiklik yaratma konusunda yetersiz. Bu iki yöntem de bağırsaklara bir miktar organizma verip, sonra bunların nereye yapışacaklarını izlemeye dayanıyor. Oysa metagenomik daha hedefe yönelik, spesifik bir uygulama. Bağırsaklardaki organizmaların tam profili çıkartıldığı zaman, verecekleri tepkiyi önceden kestirmek olası. Ancak bu yöntemde bugün çözümlenmesi gereken en önemli sorun, bu kadar çok sayıda verinin nasıl değerlendirileceği ile ilgili. Kalkınmakta olan ülkelerde satılan ilaçların yaklaşık % 30’unun kalitesinin düşük olduğu biliniyor. Bunlar ya düzgün üretilmemiştir, ya da uygunsuz depolamaya bağlı olarak zarar görmüştür. Hatta merdivenaltı imalathanelerde üretilen sahte ilaçlar, insanların ölümüne yol açacak kadar büyük bir tehlike yaratabilir. Bunları satıştan önce tespit etmek oldukça zor, hatta imkansızdır. Çünkü bu yoksul ülkelerde gerekli kontrol mekanizmaları işlerlik kazanmamıştır veya test edecek ekipman pahalı ve zaman kaybına neden olduğu için gerekli görülmemiştir. Boston Üniversitesi’nde geliştirilen PharmaCheck adı verilen bir yeni bir cihaz, ucuzluğu ve taşınabilme kolaylığı ile büyük kolaylık sağlayabilir. Alet kutusu büyüklüğündeki bu cihaz, etkin hammaddenin yoğunluğunu ve ne hızda kana karıştığını test edebiliyor. Bu ve benzeri ilaç test kitleri, yoksul ülkelerde üretilen hatalı jenerik ilaçları, internet üzerinden satılan sahte ilaçları anında tespit edebilecek. 8) Kalitesiz ve sahte ilaçları anında tespit etmek 9) Yeni doğanları kurtaran antiseptik ilaçlar Yoksul ülkelerde doğan bebeklerin büyük bir kısmının göbek kordonu steril olmayan ortamlarda kesilir. Bu nedenle bebek sürekli olarak ölümcül bakterilerin saldırısına maruz kalabilir. Her yıl 500 bin bebek bu nedenle yaşamını yitiriyor. Dünya sağlık Örgütü (WHO), yoksul ülkelerde steril olmayan ortamlarda gerçekleşen doğumlarda hem ucuz, hem de etkili bir antiseptik olan klorheksidin antibakteriyel jel kullanımı projesini yaşma geçiriyor. Bebeğin göbek kordonu kesildikten sonra klorheksidin uygulandığında enfeksiyon ve ölüm riski belirgin ölçüde azalıyor. 7) Buluttaki verilerinizi güvence altına almak 10) İnce, esnek elektronik ekran üretimi 6) Bağırsak hasatalıkları için genetik tedaviler İnsanlar, ağızlarında, ciltlerinde ve bağırsaklarında barındırdıkları trilyonlarca bakteri, mantar, arkea ve virüsler sayesinde sağlıklı bir yaşam sürerler. Ne var ki bilim insanlarının bunları tek tek inceleyip, zararlı ve yararlı olanlarını ayırt etmesi mümkün değildir. Ancak hızla gelişen ve giderek ucuzlayan genetik çözümleme teknolojileri sayesinde bu artık mümkün. Mikroplara karşı mücadele etmek yerine, mikroplarla işbirliği yapma yoluna giden bilim insanları, tedavisi çok güç inatçı hastalıklara karşı bu yepyeni stratejiden yararlanıyor. Bugün uygulanmakta olan tedaviler yararlı mikroplara zarar verir. Geniş spektrumlu antibiyotikler kötü bakterilerin yanında iyilerini de Dizüstüleri ve akıllı telefonları, uzaktaki devasa bilgisayar bankalarına bağlayan bulut bilişim, bu cihazlardan herhangi birinden beklenmeyecek kadar büyük bir işlem gücü sağlarlarken, dünyanın herhangi bir noktasında verilerinize ve belgelerinize ulaşım şansı tanır. Ancak bu kadar önemli bir hizmetin doğurduğu tehlike de kendisi kadar büyük: Bulutta yaşayan verilerin hacker’ların saldırısına uğraması an meselesidir. Neyse ki bu tehlikeyi bertaraf edebilecek çözümlerden biri şu anda mevcut. M.I.T.’den bir grup bilim insanı, server’ları bellek erişimi ve zamanlama ile ilgili saldırılar karşı koruyacak bir yöntem geliştirdiler. Ascend adını verdikleri bu çip, server’ın uzaktaki bir kaynaktan her veri talep edişinde, yanlış bilgiyi elemek için tarama yapıyor. Ascend şimdilik tam istenilen özelliklere sahip değil. Bir kere konvansiyonel server çiplerinden daha yavaş çalışıyor –altıda bir Bilim insanları yıllardır esnek elektronik ekran üretiminin peşinde. Bu süreçte aşılması gereken en önemli sorun, ekranın dayanacağı en alt tabakanın esnek ve ultraince olmasının önündeki engelleri kaldırmak. Polimer LED’ler (PLEDs) mikron kalınlığında olduğu gibi kolayca katlanabiliyor. Bu nedenle plastik veya cam bir tabanın üzerine yerleştirilmesi gerekiyor. Bu da ekranın hem kalınlaşmasına, hem de esnekliğini yitirmesine yol açıyor. Üretim şeklinde büyük değişiklik yapan uluslararası bir araştırmacı ekibi, sert ve kalın taban kullanma zorunluluğunu ortadan kaldırarak, “soy ve yapıştır” yöntemi ile PLED’lerin iki mikron kalınlığına inmesini sağladılar. Ancak bu ekranların pazara çıkmasına daha vakit var; birkaç sorunun daha halledilmesi gerekiyor. Bunlardan biri metal elektrotların havada sabit kalamaması. Teknolojinin seri üretime geçebilmesi için farklı malzemelerin kullanılması gerekiyor. YENİ TEKNOLOJİLER